(57)【要約】【課題】ボンディング装置において、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることである。【解決手段】第２カメラ２８の撮像中心に対し第１カメラ２６の撮像中心が＋Ｘｃずれ、ボンディングツール１２が高さＺ１から高さＺ２まで移動するときに＋Ｘｎずれるときは、位置決めにおいてΔＸ＝（Ｘｎ−Ｘｃ）を補正すればよい。ボンディング装置において、補正ポジション９４のＺ１高さにターゲット３２を設け、ターゲット３２の下方に補正用カメラ３０を設ける。ターゲット３２からみた高さＺ１におけるチップ１０ｄの位置である第１位置偏差Ｘ１、第２カメラ２８の撮像中心からみたターゲット３２の位置である第２位置偏差Ｘ２、第１カメラ２６の撮像中心からみた高さＺ２におけるチップ１０ｕの位置である第３位置偏差Ｘ３に基づき、補正量ΔＸ＝（Ｘｎ−Ｘｃ）＝Ｘ３−（Ｘ２＋Ｘ２）を求めることができる。【選択図】図１
2005019950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと基板の位置を測定する第２カメラとを含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
位置基準を有し両側から観察可能なターゲットと、
ターゲットの一方側に配置された補正用カメラと、
予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの他方側に配置し、補正用カメラにより、ターゲットと、ボンディングツールに関する対象物とを別々にまたは同時に撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラによりターゲットを撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置において、
第１測定手段は、基板が配置される高さと略同じ高さにボンディングツールに関する対象物を配置して第１位置偏差を求めることを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のボンディング装置において、
ターゲットは、基板が配置される高さと略同じ高さに配置されることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のボンディング装置において、
補正用カメラは、物体側テレセントリック光学系を有するカメラであることを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
位置基準を有し両側から観察可能なターゲットと、
ターゲットの一方側に配置され、ターゲットの像を第２カメラに導く光学部品と、
予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの他方側に配置し、光学部品を介して導かれたターゲットの像とボンディングツールに関する対象物の像とを別々にまたは同時に第２カメラにより撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラによりターゲットを撮像し、第２カメラの撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、第１カメラの撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
補正用カメラと、
予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、補正用カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データより補正用カメラの撮像基準位置とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
予め定められた位置関係で第２カメラを補正用カメラに向かい合わせ、補正用カメラにより第２カメラの撮像面を撮像し、撮像データより補正用カメラの撮像基準位置と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
請求項１に記載のボンディング装置において、
位置決め機構は、ターゲットの同じ側に第１カメラと第２カメラとが配置されることを特徴とするボンディング装置。
【請求項８】
請求項７に記載のボンディング装置において、
位置決め機構は、ボンディングツールに関する対象物と、基板とを同時に観察できるように配置された第１カメラと第２カメラとを有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
請求項１に記載のボンディング装置において、
位置決め機構は、ボンディングツールと第２カメラとが所定の距離を置いて配置されることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のボンディング装置において、
第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラを所定距離移動させてターゲットの位置の変化を撮像し、撮像データより移動の前後におけるターゲットの位置基準の位置変化に基づいて、第２カメラの倍率を求める第２カメラ倍率測定手段を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のボンディング装置において、
ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物を所定距離移動させてボンディングツールに関する対象物の位置変化を撮像し、撮像データより移動の前後におけるボンディングツールに関する対象物の位置基準の位置変化に基づいて、補正用カメラの倍率を求める補正用カメラ倍率測定手段を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のボンディング装置において、
ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した任意の２点間の距離を撮像し、補正用カメラの倍率を用い撮像データより２点間の距離を求める２点間距離測定手段と、
第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した同じ２点間の距離を撮像し、撮像データと２点間距離測定手段より求められた２点間距離とに基づいて、第１カメラの倍率を求める第１カメラ倍率測定手段を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のボンディング装置において、
第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラを所定方向に移動させてターゲットの位置変化を撮像し、撮像データより移動の前後におけるターゲットの位置基準の位置変化に基づいて、ターゲットに対する第２カメラの傾き角度を求める第２カメラ傾き測定手段を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のボンディング装置において、
ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した任意の形状とターゲットとを撮像し、撮像データよりターゲットに対する任意の形状の傾きを求める形状傾き測定手段と、
第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した同じ形状を撮像し、撮像データと形状傾き測定手段により求められた形状傾きとに基づいて、ターゲットに対する第１カメラの傾き角度を求める第１カメラ傾き測定手段と、
を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１５】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと基板の位置を測定する第２カメラとを含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
ターゲットと、
補正用測定装置と、
補正用測定装置により、ターゲットと、ボンディングツールに関する対象物とを別々にまたは同時に測定し、測定データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
第２カメラによりターゲットを撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１６】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと基板の位置を測定する第２カメラとを含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
側面側及び上面側から観察可能なターゲットと、
ターゲットの側面の２方向をそれぞれ観察できるように配置される少なくとも１台以上の補正用カメラと、
予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの上面側に配置し、補正用カメラにより、ターゲットと、ボンディングツールに関する対象物とを別々にまたは同時に撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの上面側に配置し、第２カメラによりターゲットの上面を撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１７】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
ターゲットと、
ターゲットの像を第２カメラに導く光学部品と、
光学部品を介して導かれたターゲットの像とボンディングツールに関する対象物の像とを別々にまたは同時に第２カメラにより撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
第２カメラによりターゲットを撮像し、第２カメラの撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、第１カメラの撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１８】
ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、
位置決め機構は、さらに、
側面側及び上面側から観察可能なターゲットと、
ターゲットの側面側に配置され、ターゲットの側面の２方向からの像をそれぞれ第２カメラに導く光学部品と、
予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの他方側に配置し、光学部品を介して導かれたターゲットの像とボンディングツールに関する対象物の像とを別々にまたは同時に第２カメラにより撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、
予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの上面側に配置し、第２カメラによりターゲットの上面を撮像し、第２カメラの撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、
予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、第１カメラの撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、
第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、
を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のボンディング装置において、
光学部品は、
ターゲットの側面の第１方向からの像を反射する第１反射手段と、
ターゲットの側面の第２方向からの像を反射する第２反射手段と、
反射面と透過面とを併せ持つハーフミラーであって、第１反射手段からの像を反射面でさらに反射し、第２反射手段からの像を透過面で透過するハーフミラーと、
を含み、ハーフミラーにおいて反射後の反射光の光軸と、透過後の透過光の光軸とが同軸となり、かつ、ターゲットの側面の第１方向からの像についてターゲットからハーフミラーの反射面までの光路長と、ターゲットの側面の第２方向からの像についてターゲットからハーフミラーの透過面までの光路長とが略等しくなるように、第１反射手段と第２反射手段とハーフミラーとが配置されることを特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置に係り、特に、ボンディングツールの位置と基板の位置との位置決め機構を有するボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等のチップのボンディングパッドと基板のボンディングリードを接続する実装方法として、ワイヤボンディングの他にフェースダウンボンディングが行われる。フェースダウンボンディングは、チップの裏面側をボンディングツールで保持し、保持されたチップの表面側、すなわち電極パッドが配列される側の面と、基板の配線面とを向かい合わせ、チップの電極パッドの位置と基板のボンディングリードの位置とを位置決めし、熱エネルギあるいは超音波エネルギを用いて接続する方法である。フェースダウンボンディング装置として、フリップチップボンダーやＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）ボンダー等が用いられる。
【０００３】
フェースダウンボンディングにおける位置決めには、互いに向かい合うチップの表面の電極パッドと基板表面のボンディングリードとを観察することが必要なため、チップの位置測定用のカメラと基板の位置測定用のカメラが用いられる。例えば、基板の上方からボンディングツールを下降させてチップを実装する場合には、基板位置測定用カメラとして上方から下方を観察する下向きカメラを用い、チップ位置測定用カメラとしては下方から上方を観察する上向きカメラを用いる。
【０００４】
２つのカメラについての配置方法の１つは、下向きカメラを基板の高さ位置より上方に設け、これとは別に上向きカメラを基板の高さ位置より下方に設けることができる。また、特許文献１には、２つの反射面を有するプリズム型ミラーを用い、光線をプリズム型ミラーの上方向と下方向とに分けて、チップ表面と基板表面を同時に観察できる光学装置が開示されている。この場合には、チップと基板との間にこの光学装置を配置することができる。どの方法をとるにせよ、上記の例でいえば、チップを観察する光軸は上向きであり、基板を観察する光軸は下向きであり、別々の光軸であるので、これらの光軸がずれると、位置決めに影響を及ぼし、ボンディングにおける位置ずれの原因となる。光軸のずれは、例えばボンディング作業における温度上昇等の影響や、経時変化によって光学系等の設定がずれることにより生ずる。以下に、光軸のずれがボンディングにおける位置ずれにどのように影響を及ぼすかを説明する。
【０００５】
最初に、光軸がずれていないときの通常のチップと基板との位置決めの仕方を図２６に示す。説明を単純にするため、図に示すＸ方向の位置決めのみを考える。チップ１０はボンディングツール１２に保持され、基板１４はキャリア１６に保持される。ボンディングツール１２及びキャリア１６は、それぞれ図示されていない駆動装置によりＸ方向の任意の位置に移動可能である。チップ１０と基板１４とを観察する上下カメラ２０は、チップ１０と基板１４の間に配置され、上向きの光軸２２を有する第１カメラ２６によりチップ１０の位置を、下向きの光軸２４を有する第２カメラ２８により基板１４の位置を測定できる。なお、位置あるいは位置間の距離の測定に際して各カメラの倍率を考慮する必要があるが、以下では、特に断らない限り、カメラにより測定される位置間距離を実際の距離、すなわち物体面上の距離に換算して説明を進めることとする。
【０００６】
図２６は、上向きの光軸２２と下向きの光軸２４とが正確に軸あわせされている場合である。この場合には、第１カメラ２６の視野の中心と第２カメラ２８の視野の中心とが一致しているので、その位置にそれぞれチップ１０の基準位置と基板１４の基準位置を合わせればよい。ボンディングのための基準位置としては、チップ１０の電極パッドのエッジ位置と、それに対応する基板１４のボンディングリードのエッジ位置等を選ぶことができる。図２６において、仮に、上向きの光軸２２を第１カメラ２６の視野の中心位置を表すものとし、下向きの光軸２４を第２カメラ２８の視野の中心を表すものとする。その状態でチップ１０と基板１４の位置を測定したところ図２６の破線で示すようにずれていたとする。この場合には、まず基板１４の基準位置が第２カメラ２８の視野の中心を表す下向きの光軸２４に一致するまでキャリア１６を移動する。そして、チップ１０の基準位置が第１カメラ２６の視野の中心を表す上向きの光軸２２に一致するまでボンディングツール１２を移動する。こうしてチップ１０と基板１４とが位置決めされ、他の原因がなければ、ボンディングにおける位置ずれはおこらない。
【０００７】
何らかの原因で、第１カメラ２６の視野の中心を表す上向きの光軸２２と第２カメラ２８の視野の中心を表す上向きの光軸２４とがずれてしまうと、図２６の方法では不十分である。すなわち、基板１４の基準位置を第２カメラ２８の視野の中心を表す下向きの光軸２４に一致させ、さらにチップ１０の基準位置が第１カメラ２６の視野の中心を表す上向きの光軸２２に一致させたとしても、チップ１０は所望の基板１４の位置にボンディングされない。図２７は、光軸２４を基準に光軸２２が＋Ｘｃずれた場合について、基板１４の基準位置を第２カメラ２８の視野の中心を表す下向きの光軸２４に一致させた状態を示す図である。チップ１０が破線の状態の位置にあるとして、これを第２カメラ２８の視野の中心を表す上向きの光軸２２に一致させたとしても、チップ１０の基準位置は基板１４の基準位置に対し＋Ｘｃずれてしまう。
【０００８】
したがってボンディングにおける位置ずれを起こすことなく、正確な位置にボンディングを行うには、何らかの方法で第２カメラ２８の視野の中心を表す光軸２４を基準とする第１カメラ２６の視野の中心を表す光軸２２のずれ量＋Ｘｃを測定することが必要である。そして測定されたずれ量＋Ｘｃに基づき、チップ１０の基準位置を第１カメラ２６の視野の中心を基準として−Ｘｃだけ補正した位置に合わせることで、２カメラ間で光軸のずれがあっても正確なボンディングを行うことができる。
【０００９】
第１カメラと第２カメラのずれ量の測定方法として、特許文献２には、高さの異なる２つの表面又は基準表面にそれぞれ基準マークを配置し、予めこの高さの異なる２つの基準マークの間における位置関係を調整して整列させ、これを基準とする方法が開示されている。すなわち、チップ表面と基板表面を同時に観察できる光学装置をこの予め位置関係を整列させた２つの基準マークの間に挿入し、第１カメラと第２カメラのずれ量を測定する。
【００１０】
また、特許文献３には、光軸が互いに向かい合う方向を有する第１認識カメラと第２認識カメラを有する半導体位置合わせ装置において、第１認識カメラの高さと第２認識カメラの高さの間に設けられたターゲットを基準として、２つの認識カメラにおける基準位置の変化を検出する方法が開示されている。すなわち、ターゲットをはさんで第１認識カメラと第２認識カメラを同軸上に位置できるようにこれらを相対移動させ、ターゲットを基準として第１認識カメラと第２認識カメラの基準位置を測定し記憶する。次に通常のボンディング作業を行い、その後再び先の基準位置測定と同じ測定を行い、その測定位置が記憶された基準位置から変化しているかをみることで、２つの認識カメラにおける基準位置の変化が検出できる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１７６９３４号公報
【特許文献２】特公平６−２８２７２号公報
【特許文献３】特許第２７８００００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
チップや基板に対する多ピン化及び細密化の傾向が進展するにつれ、フェースダウンボンディング装置において、基板上にチップをより高精度に配置することが要求されてきている。基板上にチップをより高精度に配置するには、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることが必要である。したがって、上記のように２カメラ間のずれをより正確に検出することが必要である。
【００１３】
２カメラ間のずれを検出する従来技術の方法のうち、特許文献２の方法は、２つのターゲットが必要で、さらにこれらターゲット間の位置関係の調整整列作業を要し、構成が複雑で作業に時間を要する。また、特許文献３の方法は、正確なずれ検出を行うために認識カメラの合焦位置が制約される。すなわち、この方法においては、ターゲットを認識する際に、第１認識カメラの合焦位置も第２認識カメラの合焦位置もターゲット上にあることが必要である上に、ボンディングの際の位置決めにおいてはチップを認識するカメラの合焦位置はチップ上に、基板を認識するカメラの合焦位置は基板上にあることが必要である。またこの方法では、ボンディングを行う際に、ボンディングツールをその認識カメラ上で一旦基板の高さに配置し認識を行った後に、基板とチップが側面で衝突しないように一定量ボンディングツールを上昇させた上で基板上にボンディングツールを移動し、再びボンディングツールを降下させてボンディングを行わねばならず、このボンディングツールの上下動がボンディングの速度を低下させる場合があった。
【００１４】
仮に、第１カメラの光軸と第２カメラの光軸のずれ量＋Ｘｃが正確に測定できてその補正を行ったとしても、ボンディング作業に際し、ボンディングツールが位置決め高さから基板上のボンディング高さまで光軸に平行に移動しないときは、ボンディングにおける位置ずれがおこり、基板上にチップを正確に配置することができない。その様子を図２８に示す。
【００１５】
図２８において、上向きの光軸２２と下向きの光軸２４とが正確に軸あわせされている。この場合に、ボンディングツール１２が、基板上の高さから第１カメラ２６の合焦位置の高さまで光軸２２と平行に移動してくれれば、図２６で説明したように、第２カメラ２８の視野の中心に基板１４の基準位置を合わせ、ついで第１カメラ２６の視野の中心にチップ１０の基準位置と基板１４の基準位置を合わせればよい。いま、ボンディングツール１２が基板上の高さから第１カメラ２６の合焦位置の高さまで移動する間に、その位置が＋Ｘｎずれるものとする。このとき、基板１４の基準位置を第２カメラ２８の視野の中心を表す下向きの光軸２４に一致させ、さらにチップ１０の基準位置が第１カメラ２６の視野の中心を表す上向きの光軸２２に一致させたとしても、チップ１０は所望の基板１４の位置ではなく、基板１４上で−Ｘｎの位置にボンディングされてしまい、ボンディングにおける位置ずれが起こる。
【００１６】
したがって基板１４上の正確な位置にチップ１０を配置するには、何らかの方法でボンディングツール１２の移動によるずれ量、すなわち、基板上の高さにおける位置を基準として、第１カメラ２６の合焦位置の高さまで移動する間にずれる量＋Ｘｎを測定することが必要である。そしてずれ量＋Ｘｎが測定されれば、チップ１０の基準位置を第１カメラ２６の視野の中心を基準として＋Ｘｎだけ補正した位置に合わせることで、ボンディングにおける位置ずれを抑制し、基板１４上の正確な位置にチップ１０を配置することができる。
【００１７】
特許文献１及び特許文献２の方法では、ボンディングツールの移動によるずれ量を知ることができない。しかし、一般的には、試しボンディングを行うことでずれ量＋Ｘｎを測定できる。すなわち、ずれ量＋Ｘｎがわかっていないとしても、基板１４の基準位置を第２カメラ２８の視野の中心を表す下向きの光軸２４に一致させ、さらにチップ１０の基準位置が第１カメラ２６の視野の中心を表す上向きの光軸２２に一致させてボンディングを行えば、上記のように、基板１４上でチップ１０は−Ｘｎずれる。したがって試しボンディングによって検出されるずれ量の符号を反転すれば、ボンディングツールの移動によるずれ量＋Ｘｎを求めることができる。
【００１８】
しかし、試しボンディングによって測定できるのは、チップの裏面側の外形と基板との間のずれ量であり、チップの電極パッドと基板のボンディングリードとの間のずれ量を正確に測定することはできない。また、ボンディング作業中に試しボンディングを行うには基板及びチップを無駄にする可能性があり、オフラインで試しボンディングを行うのは効率がよくない。
【００１９】
このように、従来技術においては、２カメラ間のずれ量を測定するには装置の構成に制約があり、また、ボンディングツールの移動によるずれ量を正確に測定することができない。したがって、ボンディングにおけるチップと基板の位置決めに際し、これらのずれ量のより正確な補正が困難で、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができない。
【００２０】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができるボンディング装置を提供することである。他の目的は、ボンディングにおけるチップと基板の位置決めに際し、位置決め用の２カメラ間のずれ量とともにボンディングツールの移動のずれ量も補正できるボンディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
１．本発明の原理
以下に、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる本発明の原理、特に、ボンディングにおけるチップと基板の位置決めに際し、位置決め用の２カメラ間のずれ量とともにボンディングツールの移動のずれ量も補正できる原理を説明する。ここでは、図２６−２８で説明したと同様に、１次元方向、すなわちＸ方向の位置決めについて説明するが、１次元のベクトルを２次元のベクトルに置き換えて、２次元の位置決めに拡張することは容易である。また、図２６−２８と同様に、位置あるいは位置間の距離の測定に際して各カメラの倍率を考慮する必要があるが、以下においても、特に断らない限り、カメラにより測定される位置間距離を実際の距離、すなわち物体面上の距離に換算して説明を進めることとする。
【００２２】
最初に、位置決め用の２カメラ間のずれ量とともにボンディングツールの移動のずれ量が存在する場合において、ボンディングにおける位置ずれをなくすために、チップと基板の位置決めについて補正すべき補正量ΔＸを明らかにする。各要素の配置、ずれ量及び補正量について図２６−２８と同じ座標系と記号を用いると、上記のように、２カメラのずれ量＋Ｘｃに対する補正量は−Ｘｃであり、ボンディングツールの移動によるずれ量＋Ｘｎに対する補正量は＋Ｘｎである。そして、この２つがともに存在するときは、図２７にさらに＋Ｘｎのボンディングツールの移動によるずれが起こった場合でも、図２８にさらに＋Ｘｃの光軸ずれが起こった場合でも同じ結論になることからも理解できるように、その場合の補正すべき補正量は、（−Ｘｃ＋Ｘｎ）である。したがって、位置決め用の２カメラ間のずれ量とともにボンディングツールの移動のずれ量が存在する場合において、ボンディングにおける位置ずれをなくすために必要な位置決めに対する補正量ΔＸは、次の式（１）で与えられる。
ΔＸ＝−Ｘｃ＋Ｘｎ    ・・・（１）
【００２３】
本発明に係るボンディング装置は、基板とボンディングツールに保持されたチップの位置決めを行う機能に加えて、ボンディングにおける位置ずれを補正するための補正量ΔＸを求める補正機能を有する。すなわち、位置決めを行う位置決めポジションと別に、補正量ΔＸを求めるための補正ポジションが設定される。補正ポジションには、補正用の位置基準であるターゲットと、補正用カメラとが設けられ、チップの位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、チップを保持するボンディングツールは、補正ポジションに移動可能である。
【００２４】
図１は、補正ポジションにおける各要素の位置関係を示す図である。図２６−２８と共通の要素には同一の符号を付してある。座標系は、ボンディングが行われるボンディング面に平行な面をＸＹ面とし、ボンディングツール１２が上下方向に移動する方向をＸＹ面に垂直なＺ方向として、Ｘ軸とＺ軸を示してある。補正ポジションの所定位置に、補正用カメラ３０と補正用の位置基準であるターゲット３２が配置される。ターゲット３２は、基板１４のボンディング高さと同じ高さのＺ１の位置に設けられる。補正用カメラ３０はターゲット３２を観察できるように、ターゲット３２を合焦位置としてターゲット３２の下方に上向きに配置される。
【００２５】
次に、補正量ΔＸを求めるための各要素の動作とそのときのＸ軸上の位置関係を説明する。最初にボンディングツール１２を図示されていない位置決めポジションから所定距離移動して補正ポジションに移し、さらに上方に引き上げ、ボンディングツール１２ｕに保持されたチップ１０ｕの高さを第１カメラ２６の合焦位置の高さＺ２とする。その状態で、第１カメラ２６と第２カメラ２８一組として図示されていない位置決めポジションから所定距離移動して補正ポジションに移し、第１カメラ２６でボンディングツール１２ｕに保持された高さＺ２におけるチップ１０ｕを撮像し、第２カメラ２８でターゲット３２を撮像する。
【００２６】
ここで、第２カメラ２８の撮像中心を表す光軸２４の位置をＸｂとし、これを基準に各要素のＸ軸上の位置関係を表すものとする。いま、Ｘ２を光軸２４の位置（Ｘｂ）からみたターゲット３２の中心位置までの距離とすれば、ターゲット３２の中心位置は、Ｘｂ＋Ｘ２である。Ｘ２は撮像データから求めることができる。
【００２７】
また、Ｘｃを第２カメラ２８の撮像中心を表す光軸２４からみた第１カメラ２６の撮像中心を表す光軸２２までの距離とすると、第１カメラ２６の撮像中心を表す光軸２２の位置は、Ｘｂ＋Ｘｃである。そして、Ｘ３を第１カメラ２６の撮像中心を表す上向きの光軸２２からみた高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置までの距離とすると、高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置は、Ｘｂ＋Ｘｃ＋Ｘ３である。Ｘ３は撮像データから求めることができる。
【００２８】
次に、必要ならば第１カメラ２６と第２カメラ２８を適当に退避させた上で、ボンディングツール１２を下げ、ボンディングツール１２ｄに保持されたチップ１０ｄの高さをターゲット３２の高さＺ１、すなわち基板１４の高さと同じ高さにする。このときボンディングツール１２のＺ軸方向の移動による位置ずれＸｎが生ずるが、その状態で、ボンディングツール１２ｄに保持されたチップ１０ｄとターゲット３２とを補正用カメラ３０で撮像する。あるいは、ターゲット３２を移動可能とし、高さＺ１にチップ１０ｄのみを設定して撮像し、別に高さＺ１にターゲット３２のみを設定して撮像してもよい。Ｘ１をターゲット中心の位置（Ｘｂ＋Ｘ２）からみた高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置までの距離とすれば、高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置は、Ｘｂ＋Ｘ２＋Ｘ１である。Ｘ１は撮像データから求めることができる。
【００２９】
ここで、ボンディングツール１２の移動による位置ずれＸｎを、高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置（Ｘｂ＋Ｘ２＋Ｘ１）からみた高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置までの距離とすれば、高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置は、Ｘｂ＋Ｘ２＋Ｘ１＋Ｘｎである。
【００３０】
先ほど第１カメラ２６により得られた高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置は、Ｘｂ＋Ｘｃ＋Ｘ３であるので、これをＸｂ＋Ｘ２＋Ｘ１＋Ｘｎと等しいとおいて、
Ｘｂ＋Ｘｃ＋Ｘ３＝Ｘｂ＋Ｘ２＋Ｘ１＋Ｘｎ
となり、さらに、
Ｘｃ＝Ｘ２＋Ｘ１＋Ｘｎ−Ｘ３
となる。ここから、補正量ΔＸ＝−Ｘｃ＋Ｘｎを導くと、式（２）となる。
−Ｘｃ＋Ｘｎ＝ΔＸ＝Ｘ３−（Ｘ２＋Ｘ１）    ・・・（２）
【００３１】
式（２）の右辺の成分であるＸ３，Ｘ２，Ｘ１は、それぞれ撮像データから求められる位置偏差量であるので、補正量ΔＸ＝−Ｘｃ＋Ｘｎは、各撮像データに基づいて求めることができる。このように、本発明の構成によれば、２カメラのずれ量＋Ｘｃとボンディングツールの移動によるずれ量＋Ｘｎとを独立して測定しなくても、３つの位置偏差量の測定から、必要な補正量ΔＸを求めることができる。
【００３２】
また、Ｘ３，Ｘ２，Ｘ１は、１つの位置基準と、ボンディングツール上の基準位置を用いることでそれぞれのカメラの撮像データから求めることができる。したがって、従来技術のように、予め位置関係を調整整列された２つのターゲットを用いる必要もなく、あるいはターゲットに対する第１カメラ及び第２カメラの合焦位置に対する制約もない。
【００３３】
また、Ｘ１の測定において、ボンディングツールの高さ位置を基板１４の高さ位置Ｚ１としなくても、撮像データからＸ３，Ｘ２，Ｘ１が求められ式（２）を計算することができる。上述したように、Ｘ３，Ｘ２，Ｘ１を求めるにあたっては、従来技術のような装置上の制約がないので、この場合でも式（２）の計算値に基づいて位置決めの補正を行えば、従来に比してより正確に補正が行え、ボンディングにおける位置ずれをより抑制することができる。
【００３４】
この場合には、ボンディングツールの上下方向の移動によるずれに伴う補正が十分でないことがあるので、より好ましくは試しボンディングを併用することがよい。例えば、式（２）で求められた補正量に基づいて位置決めを補正し、さらにこの補正を行った状態で試しボンディングを行って、この補正後におけるボンディングツールの上下方向の移動によるずれに伴う補正量を別途求める。このように試しボンディングを併用することで、ボンディングにおける位置ずれをさらに抑制することができる。
【００３５】
２．課題解決手段
本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと基板の位置を測定する第２カメラとを含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、位置基準を有し両側から観察可能なターゲットと、ターゲットの一方側に配置された補正用カメラと、予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの他方側に配置し、補正用カメラにより、ターゲットと、ボンディングツールに関する対象物とを別々にまたは同時に撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラによりターゲットを撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００３６】
また、  第１測定手段は、基板が配置される高さと略同じ高さにボンディングツールに関する対象物を配置して第１位置偏差を求めることが好ましい。また、ターゲットは、基板が配置される高さと略同じ高さに配置されることが好ましい。
【００３７】
また、補正用カメラは、物体側テレセントリック光学系を有するカメラであることが好ましい。テレセントリック光学系またはテレセントリックレンズとは、結像する主光線がレンズの後側焦点を通るようにした光学系で、結像面への対向方向の位置ずれに対する許容範囲が広く、特に平行光である透過光で照射した場合に物体位置が変動しても像の大きさ、すなわち光軸からの距離が変化しないことで知られている。
【００３８】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、位置基準を有し両側から観察可能なターゲットと、ターゲットの一方側に配置され、ターゲットの像を第２カメラに導く光学部品と、予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの他方側に配置し、光学部品を介して導かれたターゲットの像とボンディングツールに関する対象物の像とを別々にまたは同時に第２カメラにより撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラによりターゲットを撮像し、第２カメラの撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、第１カメラの撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００３９】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、補正用カメラと、予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、補正用カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データより補正用カメラの撮像基準位置とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、予め定められた位置関係で第２カメラを補正用カメラに向かい合わせ、補正用カメラにより第２カメラの撮像面を撮像し、撮像データより補正用カメラの撮像基準位置と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００４０】
また、位置決め機構は、ターゲットの同じ側に第１カメラと第２カメラとが配置されることが好ましい。また、位置決め機構は、ボンディングツールに関する対象物と、基板とを同時に観察できるように配置された第１カメラと第２カメラとを有することが好ましい。また、位置決め機構は、ボンディングツールと第２カメラとが所定の距離を置いて配置されることでもよい。
【００４１】
また、本発明に係るボンディング装置において、第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラを所定距離移動させてターゲットの位置の変化を撮像し、撮像データより移動の前後におけるターゲットの位置基準の位置変化に基づいて、第２カメラの倍率を求める第２カメラ倍率測定手段を備えることが好ましい。
【００４２】
また、本発明に係るボンディング装置において、ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物を所定距離移動させてボンディングツールに関する対象物の位置変化を撮像し、撮像データより移動の前後におけるボンディングツールに関する対象物の位置基準の位置変化に基づいて、補正用カメラの倍率を求める補正用カメラ倍率測定手段を備えることが好ましい。
【００４３】
また、本発明に係るボンディング装置において、ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した任意の２点間の距離を撮像し、補正用カメラの倍率を用い撮像データより２点間の距離を求める２点間距離測定手段と、第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した同じ２点間の距離を撮像し、撮像データと２点間距離測定手段より求められた２点間距離とに基づいて、第１カメラの倍率を求める第１カメラ倍率測定手段を備えることが好ましい。
【００４４】
また、本発明に係るボンディング装置において、第２カメラをターゲットの他方側に配置し、第２カメラを所定方向に移動させてターゲットの位置変化を撮像し、撮像データより移動の前後におけるターゲットの位置基準の位置変化に基づいて、ターゲットに対する第２カメラの傾き角度を求める第２カメラ傾き測定手段を備えることが好ましい。
【００４５】
また、本発明に係るボンディング装置において、ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した任意の形状とターゲットとを撮像し、撮像データよりターゲットに対する任意の形状の傾きを求める形状傾き測定手段と、第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、ボンディングツールに関する対象物上に設定した同じ形状を撮像し、撮像データと形状傾き測定手段により求められた形状傾きとに基づいて、ターゲットに対する第１カメラの傾き角度を求める第１カメラ傾き測定手段と、を備えることが好ましい。
【００４６】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと基板の位置を測定する第２カメラとを含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、ターゲットと、補正用測定装置と、補正用測定装置により、ターゲットと、ボンディングツールに関する対象物とを別々にまたは同時に測定し、測定データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、第２カメラによりターゲットを撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００４７】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと基板の位置を測定する第２カメラとを含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、側面側及び上面側から観察可能なターゲットと、ターゲットの側面の２方向をそれぞれ観察できるように配置される少なくとも１台以上の補正用カメラと、予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの上面側に配置し、補正用カメラにより、ターゲットと、ボンディングツールに関する対象物とを別々にまたは同時に撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの上面側に配置し、第２カメラによりターゲットの上面を撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００４８】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、ターゲットと、ターゲットの像を第２カメラに導く光学部品と、光学部品を介して導かれたターゲットの像とボンディングツールに関する対象物の像とを別々にまたは同時に第２カメラにより撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、第２カメラによりターゲットを撮像し、第２カメラの撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、第１カメラの撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００４９】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディングツール又はボンディングツールに保持されたボンディング対象物又はボンディングツールに保持された測定用部材の少なくとも１つをボンディングツールに関する対象物として、ボンディングツールに関する対象物の位置を測定する第１カメラと、基板の位置を測定する第２カメラと、を含む位置決め機構を有し、位置決め機構により、ボンディングツールに保持されたボンディング対象物をボンディング作業面に配置された基板の決められた位置に位置決めしてボンディングを行うボンディング装置において、位置決め機構は、さらに、側面側及び上面側から観察可能なターゲットと、ターゲットの側面側に配置され、ターゲットの側面の２方向からの像をそれぞれ第２カメラに導く光学部品と、予め定められた位置関係でボンディングツールに関する対象物をターゲットの他方側に配置し、光学部品を介して導かれたターゲットの像とボンディングツールに関する対象物の像とを別々にまたは同時に第２カメラにより撮像し、撮像データよりターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める第１測定手段と、予め定められた位置関係で第２カメラをターゲットの上面側に配置し、第２カメラによりターゲットの上面を撮像し、第２カメラの撮像データよりターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める第２測定手段と、予め定められた位置関係で第１カメラをボンディングツールに関する対象物に向かい合わせ、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を撮像し、第１カメラの撮像データよりボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差を求める第３測定手段と、第１位置偏差と第２位置偏差と第３位置偏差とに基づき、ボンディングにおける位置ずれを求める算出手段と、を備え、算出結果に基づきボンディングにおける位置ずれを補正することを特徴とする。
【００５０】
また、光学部品は、ターゲットの側面の第１方向からの像を反射する第１反射手段と、ターゲットの側面の第２方向からの像を反射する第２反射手段と、反射面と透過面とを併せ持つハーフミラーであって、第１反射手段からの像を反射面でさらに反射し、第２反射手段からの像を透過面で透過するハーフミラーと、を含み、ハーフミラーにおいて反射後の反射光の光軸と、透過後の透過光の光軸とが同軸となり、かつ、ターゲットの側面の第１方向からの像についてターゲットからハーフミラーの反射面までの光路長と、ターゲットの側面の第２方向からの像についてターゲットからハーフミラーの透過面までの光路長とが略等しくなるように、第１反射手段と第２反射手段とハーフミラーとが配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００５１】
上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、その位置ずれを補正するために、さらに位置基準を有するターゲットと、補正用カメラとを備え、ターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差と、ターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差と、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。
【００５２】
また、上記構成の少なくとも１つにより、基板が配置される高さと略同じ高さにボンディングツールに関する対象物を配置して第１位置偏差を求める。また、上記構成の少なくとも１つにより、基板が配置される高さと略同じ高さにターゲットを配置する。これにより、本発明の原理において説明したように、ボンディングツールの高さ方向の移動によるずれ＋Ｘｎと、位置決め用の２カメラ間のずれ＋Ｘｃとがともに存在するときの補正量ΔＸ＝−Ｘｃ＋Ｘｎを求め、これらを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。
【００５３】
また、上記構成の少なくとも１つにより、補正用カメラに物体側テレセントリック光学系を有するカメラを用いる。テレセントリック光学系は、上記のように、特に平行光である透過光で照射した場合に物体位置が変動しても像の大きさ、すなわち光軸からの距離が変化しないことで知られている。このテレセントリック光学系を用いることで、基板の高さ位置に対する補正用カメラの位置が変動しても、ターゲットまたはボンディングツールの像の大きさをほとんど変化させずに撮像することができ、より正確に第１位置偏差を求めることができる。
【００５４】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、その位置ずれを補正するために、さらに位置基準を有するターゲットと、ターゲットの一方側に配置され、ターゲットの像を第２カメラに導く光学部品とを備える。そして、第２カメラの撮像データに基づいて、ターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差と、ターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差とを求める。また、第１カメラの撮像データに基づいて、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。上記構成により、第２カメラを第１位置偏差及び第２位置偏差を求めるために用いることができるので補正用カメラを省略でき、ボンディング装置の構成をより簡単なものとすることができる。
【００５５】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、補正用カメラを備え、補正用カメラの撮像基準位置とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差と、補正用カメラの撮像基準位置と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差と、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。上記構成により、補正用カメラの撮像中心位置を位置基準として用いるので、別にターゲット等の位置基準を設ける必要がなく、ボンディング装置の構成をより簡単なものとすることができる。
【００５６】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ターゲットの同じ側に第１カメラと第２カメラとを配置する。また、上記構成の少なくとも１つにより、ボンディングツールに関する対象物と基板とを同時に観察できるように配置された第１カメラと第２カメラを用いる。これにより、位置決めに対する補正量を求めるための位置に第１カメラと第２カメラとを移動させることが容易となる。例えば、１操作で同時に第１カメラと第２カメラとを所定の位置に移動させることができる。したがって、ボンディングにおける位置ずれを求める構成と操作をより簡単にすることができる。
【００５７】
また、上記構成の少なくとも１つにより、所定の距離をおいて配置された第１カメラと第２カメラを用いる。これにより、従来用いられているボンディングツールと第２カメラとが所定の距離間隔を置いて配置されるボンディング装置に本発明の原理を適用して、ボンディングにおける位置ずれを補正することができる。
【００５８】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第２カメラをターゲットに対し所定距離移動させ、そのときのターゲットの位置変化を第２カメラの撮像データから求める。そして第２カメラの倍率を、（ターゲットの位置変化／所定移動量）に基づいて算出する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより正確に補正できる。
【００５９】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに対し所定距離移動させ、そのときの対象物の位置変化を補正用カメラの撮像データから求める。そして補正用カメラの倍率を、（ボンディングツールの位置変化／所定移動量）に基づいて算出する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより正確に補正できる。
【００６０】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに対し向かい合わせてボンディングツールに関する対象物の２点間の距離を撮像し、ボンディングツールに関する対象物を第１カメラに対し向かい合わせてボンディングツールに関する対象物の同じ２点間の距離を撮像する。そして、第１カメラの倍率を、（第１カメラの撮像データにおける２点間距離）／（補正用カメラの撮像データにおける２点間距離）と補正用カメラの倍率とに基づいて算出する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより正確に補正できる。
【００６１】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第２カメラをターゲットに対し所定方向に移動させ、そのときのターゲットの位置変化を第２カメラの撮像データから求める。そして第２カメラの傾きを、ターゲットの位置変化の方向の角度と所定方向の角度との差に基づいて算出する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより正確に補正できる。
【００６２】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ボンディングツールに関する対象物を補正用カメラに対し向かい合わせてボンディングツールに関する対象物上の任意の形状とターゲットとを撮像し、ボンディングツールに関する対象物を第１カメラに対し向かい合わせてボンディングツールに関する対象物の同じ形状を撮像する。そして、上記構成により、ターゲットに対する任意形状の傾きと、同じ任意形状に対する第１カメラの傾きとに基づいて、ターゲットに対する第１カメラの傾きを算出する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより正確に補正できる。
【００６３】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、その位置ずれを補正するために、さらにターゲットと、補正用測定装置とを備え、ターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差と、ターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差と、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。
【００６４】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、その位置ずれを補正するために、さらに側面側及び上面側から観察可能なターゲットと、ターゲットの側面の２方向をそれぞれ観察できる補正用カメラとを備える。そして、ターゲットとボンディングツールに関する対象物とをターゲットの側面から観察してターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求め、ターゲットを上面から観察してターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める。また、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を観察し、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。
【００６５】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、その位置ずれを補正するために、さらにターゲットと、ターゲットの像を第２カメラに導く光学部品とを備える。そして、第２カメラの撮像データに基づいて、ターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差と、ターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差とを求める。また、第１カメラの撮像データに基づいて、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。上記構成により、第２カメラを第１位置偏差及び第２位置偏差を求めるために用いることができ、ボンディング装置の構成をより簡単なものとすることができる。
【００６６】
また、上記構成の少なくとも１つにより、第１カメラと第２カメラとを有する位置決め機構は、その位置ずれを補正するために、さらに側面側及び上面側から観察可能なターゲットと、ターゲットの側面側に配置され、ターゲットの側面の２方向からの像をそれぞれ第２カメラに導く光学部品とを備える。そして、ターゲットとボンディングツールに関する対象物とについてターゲットの側面から観察される像を光学部品を介して第２カメラにより撮像し、ターゲットの位置基準とボンディングツールに関する対象物の基準位置との間の第１位置偏差を求める。また、第２カメラによりターゲットを上面から観察してターゲットの位置基準と第２カメラの撮像基準位置との間の第２位置偏差を求める。また、第１カメラによりボンディングツールに関する対象物を観察し、ボンディングツールに関する対象物の基準位置と第１カメラの撮像基準位置との間の第３位置偏差とを求める。第１位置偏差から第３位置偏差は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に対応するので、これらに基づいてボンディングにおける位置ずれを求めてそれを補正する。したがって、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。上記構成により、第２カメラを第１位置偏差及び第２位置偏差を求めるために用いることができるので補正用カメラを省略でき、ボンディング装置の構成をより簡単なものとすることができる。
【００６７】
また、上記構成の少なくとも１つにより、光学部品は、２つの反射手段とハーフミラーを備え、ターゲットの側面の２方向からの像を光軸を同じにし、かつ、光路長を略同じとして第２カメラに導く。したがって、ターゲットの側面の２方向からの像を同等の精度で１台のカメラにより観察することができ、ボンディングによる位置ずれを精度よく補正できる。
【００６８】
上記のように、本発明に係るボンディング装置によれば、ボンディングにおける位置ずれをより少なくすることができる。本発明に係るボンディング装置によれば、ボンディングにおけるチップと基板の位置決めに際し、位置決め用の２カメラ間のずれ量とともにボンディングツールの移動のずれ量も補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。なお、以下の説明においては、図２６−２８及び図１と同様の要素には同一の符号を付した。以下において、ボンディング装置は、バンプを有するＬＳＩチップを基板にフェースダウンボンディングするフリップチップボンダーとして説明するが、チップはＬＳＩチップ以外の半導体素子あるいは電子デバイスであってもよく、基板はガラエポ基板等を用いることができる。また、基板にフィルム基板を用いて、これにチップをフェースダウンボンディングするＣＯＦボンダーであってもよい。
【実施例１】
【００７０】
図２はボンディング装置５０の構成図である。ボンディング装置５０は、チップ１０の裏側を吸引等で保持するボンディングツール１２と、基板１４を保持して搬送するキャリア１６と、チップ１０を供給する供給ステーション５２と、基板１４とチップ１０の位置を検出する上下カメラ６０と、ボンディングにおける位置ずれを補正するために用いられる補正用カメラ３０と、ターゲットホルダ５４に保持された位置基準としてのターゲット３２と、これらの要素の動作を制御する制御装置部１００とを備える。
【００７１】
ボンディングツール１２は、先端にチップ保持部分を有する４角錐形状の部材で、中心にはチップ保持部分に通ずる真空吸引穴が設けられ、制御装置部１００の制御によりチップ保持部分においてチップ１０の吸引保持を行うことができる。また、ボンディングツール１２は、図示されていないトランスデューサに接続され、制御装置部１００の制御により、超音波エネルギをチップ保持部分に保持されているチップ１０に与えることができる。
【００７２】
ボンディングツール１２は、図示されていない移動機構に搭載されており、制御装置部１００の制御の下で、図２に示すＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動することができる。具体的には、供給ステーション５２からチップ１０をピックアップする位置であるピックアップポジション９０と、チップ１０と基板１４との間の位置決めを行い、その後ボンディングを行う位置である位置決め・ボンディングポジション９２と、位置決めに対する補正量を求めるための補正ポジション９４との間を移動することができる。それぞれのポジションにおいて、ボンディングツール１２はＺ方向の上下移動を行うことができ、各ポジション間において水平移動あるいは斜め移動を行うことができる。
【００７３】
キャリア１６は、基板１４を保持する治具で、図示されていないコンベヤ等の搬送機構によりＹ方向に搬送される。搬送の制御は、制御装置部１００により行われ、基板１４は供給口から搬送されて位置決め・ボンディングポジション９２に止まる。位置決め・ボンディングポジション９２においてチップ１０と基板１４との間の位置決め及びチップ１０のボンディングが行われた後は、搬出口に向けて搬送され、同時に次の基板が搬送されてきて位置決め・ボンディングポジション９２に止まる。
【００７４】
上下カメラ６０は、内部に２台のカメラを備える光学部品である。図３に上下カメラ６０の内部構成を示す。上下カメラ６０は、適当なハウジングの内部に第１カメラ２６と第２カメラ２８と、反射鏡６２，６４と、両面反射鏡６６とを備える。第１カメラ２６と第２カメラ２８は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を有する撮像装置で、その開口部がともに＋Ｘ軸方向に向けられ、上下カメラ６０のＸ方向の中心軸に対し対称の位置に配置される。反射鏡６２，６４は、その反射面がそれぞれＸ軸に対しＺ軸を軸として−４５度及び＋４５度の傾きを有し、上下カメラ６０のＸ方向の中心軸に対し対称に配置される。両面反射鏡６６は、両面反射面が、ＸＹ面に対し４５度の傾きを有し、上下カメラ６０のＸ方向の中心軸と反射鏡６２と反射鏡６４とを結ぶ線が交差する位置に配置される。
【００７５】
かかる内部構成の上下カメラ６０の作用を説明する。第１カメラ２６の撮像中心を表す光軸は、その開口部から＋Ｘ方向に向かい、反射鏡６２で９０度方向が変更されて−Ｙ方向に向かい、両面反射鏡６６の上側反射面で９０度方向が変更され＋Ｚ方向に向かう。つまり、上向きの光軸２２となって、上下カメラ６０の外部に向かう。一方、第２カメラ２８の撮像中心を表す光軸は、その開口部から＋Ｘ方向に向かい、反射鏡６２で９０度方向が変更されて＋Ｙ方向に向かい、両面反射鏡６６の下側反射面で９０度方向が変更され−Ｚ方向に向かう。つまり、下向きの光軸２４となって、上下カメラ６０の外部に向かう。
【００７６】
このように、上下カメラ６０は、第１カメラ２６の撮像中心を表す光軸２２を上向きに、第２カメラ２８の撮像中心を表す光軸２４を下向きとして、外部に向かわせる機能を有する。上下カメラ６０は、予め光軸２２と光軸２４とを方向が逆で、その軸が組み立て時には一致するようにハウジング内に組み付けられる。
【００７７】
第１カメラ２６と第２カメラ２８を同じ性能のものとするときは、上下カメラ６０の高さ位置は、基板１４の高さ位置Ｚ１と、基板１４との位置決めにおけるチップ１０の高さ位置Ｚ２との中間の高さ位置に設定される。そして、基板１４とボンディングツール１２に保持されたチップ１０の位置決めにおいては、第１カメラ２６がチップ１０の表面に合焦し、第２カメラ２８が基板１４の表面に合焦するように、全体の光学系が設計される。
【００７８】
上下カメラ６０は、通常はボンディング作業の妨げにならない退避ポジション９６に退避しており、制御装置部１００の制御により、その位置からＸ方向に移動可能である。具体的には、位置決め・ボンディングポジション９２及び補正ポジション９４に移動することができる。
【００７９】
補正用カメラ３０は、ＣＣＤを有する撮像装置で、補正ポジション９４に配置される。その開口部は上向き、すなわち＋Ｚ方向を向き、その高さ位置は、基板１４の表面の高さＺ１に合焦位置がくるように設定される。あるいは、補正用カメラ３０をテレセントリック光学系としてもよい。
【００８０】
ターゲット３２は、ターゲットホルダ５４に保持された薄い透明板で、位置基準となるクロスヘアパターンが設けられたものである。ターゲット３２は、補正ポジション９４において補正用カメラ３０の上方に配置される。図４にターゲット３２の平面図を示す。薄い透明板は、薄いプラスチック板、薄いガラス板等を用いることができ、クロスヘアパターンは、薄い透明板にエッチング等で設けることができる。位置基準は、十分な精度で持って測定できる安定したパターンであれば、クロスヘアパターン以外のパターンであってもよい。
【００８１】
ターゲット３２における位置基準は、ターゲット３２の上面、すなわちボンディングツール１２に向かい合う面に設けられるのが好ましい。設けられた位置基準の高さ位置は、基板１４の高さ位置Ｚ１に設定される。こうすることで、補正ポジション９４において、ボンディングツール１２に保持されたチップ１０の表面をターゲット３２の上面に一致させると、チップ１０の表面とターゲット３２の位置基準がともに基板１４の高さ位置Ｚ１の高さになり、補正用カメラ３０により同時観察できる。
【００８２】
ターゲットホルダ５４の位置は、メンテナンス作業のとき等を除き固定される。もっとも、ターゲットホルダ５４をＹ方向に移動可能として、ターゲット３２を補正用カメラ３０の上方から退避させることができる。この場合は、補正ポジション９４における高さＺ１におけるボンディングツール１２に保持されたチップ１０の表面の観察と、ターゲット３２の位置基準の観察とを別々に行うことができる。また、ターゲット３２の位置基準は、補正用カメラ３０と第２カメラにより両側から観察できればよい。例えば、ターゲット３２の母材を薄く不透明な板とし、その両面に位置基準を設けたものとできる。
【００８３】
次に、制御装置部１００の構成を説明する。制御装置部１００は、ボンディング装置を構成する各要素を制御する機能を有し、特に上下カメラ６０内部の第１カメラ２６と第２カメラ２８及び補正用カメラ３０から撮像データを取得し、これらのデータに基づいて位置決め及び位置決めにおける補正を行う機能を有する装置で、一般的なコンピュータで構成できる。
【００８４】
具体的には、補正ポジション９４において、上下カメラ６０とボンディングツール１２の動作を制御し、３つのカメラから必要な撮像データを取得し、これらのデータを処理して、ボンディングにおける位置ずれを算出する機能を有する。必要な場合には図示されていないターゲットホルダ制御部によりターゲットホルダ５４の動作を制御してもよい。また、位置決め・ボンディングポジション９２において、上下カメラ６０とボンディングツール１２と必要な場合キャリア１６の動作を制御し、上下カメラ６０から必要な撮像データを取得し、補正ポジション９４において算出されたボンディングにおける位置ずれを補正するように、基板１４とボンディングツール１２に保持されたチップ１０の相対的な位置決めを行い、ボンディング作業を実行させる機能を有する。これらの機能に対応する処理を行うには、ソフトウエアを用いることができ、対応する位置ずれ補正プログラム及びボンディングプログラムを実行することで所定の処理を行うことができる。処理の一部をハードウエアで実行させることもできる。
【００８５】
制御装置部１００は、ＣＰＵ１０２と、キーボード等の入力部１０４と、表示盤等のディスプレイである出力部１０６と、外部記憶装置１０８と、ボンディングツール１２の動作を制御するボンディングツール制御部１１０と、補正用カメラ３０の撮像動作を制御し撮像データを受け取る補正用カメラ制御部１１２と、上下カメラ６０の動作を制御し、その内部の第１カメラ２６と第２カメラ２８の撮像動作を制御し撮像データを受け取る上下カメラ制御部１１４とを含み、これらは内部バスで相互に結ばれる。
【００８６】
ＣＰＵ１０２は、位置ずれ補正部１２０と、位置決め部１２２と、ボンディング処理部１２４とを含む。位置ずれ補正部１２０の中の第１位置偏差測定モジュール１３０乃至位置ずれ算出モジュール１３６は、本発明の原理で説明したＸ１，Ｘ２，Ｘ３に相当する３つの位置偏差ベクトルを算出し、２次元の補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を求める機能を有する。これらについて、図５乃至図１２を用いて説明する。
【００８７】
図５は、ボンディング装置５０の構成要素のうち、上下カメラ６０、キャリア１６に保持された基板１４、ターゲット３２とその下部にある補正用カメラ３０及びチップ１０を保持したボンディングツール１２の平面配置を模式的に示す図である。図６は、これらの構成要素の側面配置を模式的に示す図である。図５及び図６は、ボンディング装置５０の初期状態を示す。すなわち、基板１４は位置決め・ボンディングポジション９２にあり、ターゲット３２及び補正用カメラ３０は補正ポジション９４に設けられている。また、上下カメラ６０は退避ポジション９６にあり、ボンディングツール１２はピックアップポジション９０等にあってもよいが、初期状態であることを示すために補正ポジション９４の隣に後退しているものとしてある。
【００８８】
ＣＰＵ１０２の第１位置偏差測定モジュール１３０は、補正ポジション９４において、ターゲット３２の上面にチップ１０を保持したボンディングツール１２を接近させ、その状態を補正用カメラ３０で撮像させ、その撮像データに基づいて第１位置偏差を求める機能を有する。具体的には次のいくつかの機能を含む。まず、ボンディングツール制御部１１０に指令を与え、ボンディングツール１２を補正ポジションに移動させ、さらにターゲット３２に向けて基板１４の高さ位置であるＺ１まで降下させる。つぎに補正用カメラ制御部１１２に指令を与え、撮像指示を出させ、撮像データを取得させ、取得した撮像データを第１位置偏差測定モジュール１３０に転送させる。そして、転送された撮像データに基づいて第１位置偏差を求める。図７に、ターゲット３２まで降下させたチップ１０ｄを補正用カメラ３０で撮像する様子を示す。
【００８９】
図８は、補正用カメラ３０により撮像された撮像データから第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）を求める様子を説明する図である。撮像データは、実際には補正用カメラ３０が上向き（＋Ｚ方向）にターゲット３２とチップ１０を撮像したデータであるが、図８では説明の便宜上、補正ポジション９４の上方から見たときのデータに変換して示してある。同様に、以下の図１０、図１２等の撮像データにおいても補正ポジション９４の上方から見たときのデータに統一して示してある。図８の撮像データ１５０において、視野の中央にターゲット３２のクロスヘアパターン１５２があり、その右上に、基板１４の高さ位置Ｚ１におけるチップ１０ｄの基準パターン１５４ｄのエッジがある。チップ１０ｄの基準パターンとしては、後述する第３位置偏差測定のときと同じものが用いることができればよい。例えば、特定の電極パッドの形状パターン、あるいはチップ１０ｄの特定のエッジ形状パターンを用いることができる。第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）は、クロスヘアパターン１５２の交点を位置基準として、位置基準から、基板１４の高さ位置Ｚ１におけるチップ１０ｄの基準位置である基準パターン１５４ｄのエッジに向かうベクトルで与えられる。１次元の場合には、ターゲット３２の位置基準からみた高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置間までの距離となり、本発明の原理で説明したＸ１となる。
【００９０】
第２位置偏差測定モジュール１３２は、補正ポジション９４において、ターゲット３２を第２カメラ２８で撮像させ、その撮像データに基づいて第２位置偏差を求める機能を有する。具体的には次のいくつかの機能を含む。まず、ボンディングツール制御部１１０に指令を与え、ボンディングツール１２を基板１４の高さ位置であるＺ１から上昇させ、上下カメラ６０を補正ポジション９４に移動させることができる空間を確保する。次に述べる第３位置偏差の測定を考慮すると、第１カメラ２６の合焦位置の高さであるＺ２まで上昇させることが好ましい。つぎに上下カメラ制御部１１４に指令を与え、上下カメラ６０を補正ポジション９４に移動させる。そして、第２カメラ２８に撮像指示を出させ、撮像データを取得させ、取得した撮像データを第２位置偏差測定モジュール１３０に転送させる。そして、転送された撮像データに基づいて第２位置偏差を求める。図９に、ターゲット３２を第２カメラ２８で撮像する様子を示す。
【００９１】
図１０は、第２カメラ２８により撮像された撮像データから第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）を求める様子を説明する図である。図１０の撮像データ１５６において、視野の中央に第２カメラ２８の撮像中心を示す十字パターン１５８があり、その右上にターゲット３２のクロスヘアパターン１５２がある。第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）は、第２カメラ２８の撮像中心を示す十字パターン１５８の交点を撮像基準位置として、撮像基準位置から、ターゲット３２の位置基準であるクロスヘアパターン１５２の交点に向かうベクトルで与えられる。１次元の場合には、第２カメラ２８の撮像中心を表す光軸２４の位置からみたターゲット３２の位置基準までの距離となり、本発明の原理で説明したＸ２となる。
【００９２】
第３位置偏差測定モジュール１３４は、補正ポジション９４において、チップ１０を保持したボンディングツール１２を第１カメラ２６で撮像させ、その撮像データに基づいて第３位置偏差を求める機能を有する。チップ１０の表面の高さ位置は、第１カメラ２６の合焦位置であるＺ２に設定される。具体的には次のいくつかの機能を含む。まず、ボンディングツール制御部１１０に指令を与え、ボンディングツール１２を上昇させ、第１カメラ２６の合焦位置の高さであるＺ２まで上昇させる。つぎに上下カメラ制御部１１４に指令を与え、第１カメラ２６に撮像指示を出させ、撮像データを取得させ、取得した撮像データを第３位置偏差測定モジュール１３４に転送させる。そして、転送された撮像データに基づいて第３位置偏差を求める。図１１に、高さＺ２におけるチップ１０ｕを第２カメラ２８で撮像する様子を示す。
【００９３】
図１２は、第１カメラ２６により撮像された撮像データから第３位置偏差（Ｘ３，Ｙ３）を求める様子を説明する図である。図１２の撮像データ１６０において、視野の中央に第１カメラ２６の撮像中心を示す十字パターン１６２があり、その右上に、高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準パターン１５４ｕのエッジがある。第３位置偏差（Ｘ３，Ｙ３）は、第１カメラ２６の撮像中心を示す十字パターン１６２の交点を撮像基準位置として、撮像基準位置から、高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置である基準パターン１５４ｕのエッジに向かうベクトルで与えられる。１次元の場合には、第１カメラ２６の撮像中心を表す光軸２２の位置からみた高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置までの距離となり、本発明の原理で説明したＸ３となる。
【００９４】
位置ずれ算出モジュール１３６は、第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）と第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）と第３位置偏差（Ｘ３，Ｙ３）から、ボンディングにおける位置ずれを補正する補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を求める機能を有する。補正量Δ（Ｘ，Ｙ）は、本発明の原理で説明した式（２）を２次元に拡張した（３）式で与えられる。
Δ（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘ３，Ｙ３）−［（Ｘ２，Ｙ２）＋（Ｘ１，Ｙ１）］・・（３）
【００９５】
次に、位置決め部１２２は、ボンディングにおける位置ずれのないように、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を用いて、基板１４とチップ１０とを位置決めする機能を有する。具体的には、次のいくつかの機能を含む。まず、ボンディングツール制御部１１０に指令を与え、ボンディングツール１２を位置決め・ボンディングポジション９２に移動させる。ボンディングツール１２に保持されたチップ１０の表面の高さ位置はＺ２に設定される。また、上下カメラ制御部１１４に指令を与え、上下カメラ６０も位置決め・ボンディングポジション９２に移動させる。そして、上下カメラ６０に含まれる第１カメラ２６及び第２カメラ２８に撮像指示を出し、第１カメラ２６に対し、ボンディングツール１２に保持されたチップ１０の撮像と、第２カメラ２８に基板１４の撮像を行わせ、それらの撮像データを位置決め部１２２に転送させる。転送された撮像データに基づき、ボンディングツール制御部１１０に指令を与え、基板１４の基準位置と、ボンディングツール１２に保持されたチップ１０の基準位置とを位置決めする。なお、位置決めのときのチップ１０を保持するボンディングツール１２と、基板１４と、上下カメラ６０の位置関係を図６の破線で示す。
【００９６】
図１３は、第１カメラ２６の視野の中で、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）の処理を行って位置決めする様子を説明する図である。いま、補正ポジション９４から位置決め・ボンディングポジション９２へ移動したとき、位置決め・ボンディングポジション９２における第１カメラ２６の撮像データ１６０が、補正ポジション９４における図１２と同じとする。この場合、第１カメラ２６の撮像中心を表す十字パターン１６２の交点と、チップ１０ｕの基準位置である基準パターン１５４ｕのエッジとの間が、第３位置偏差（Ｘ３，Ｙ３）だけ離れている。いま、説明を簡単にするために、基板１４の基準位置は第２カメラ２８の撮像中心に一致しているものとする。この場合、第１カメラ２６の撮像中心とチップ１０の基準位置との位置決めは、第３位置偏差（Ｘ３，Ｙ３）分を補正するのではなく、第１カメラ２６の撮像中心からみて、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）の位置にチップ１０の基準位置を移動させて行う。このようにすることで、式（３）に従ったボンディングにおける位置ずれを補正する位置決めを行うことができる。補正量Δ（Ｘ，Ｙ）との関係を示すため、図１３に、図８、図１０でそれぞれ求められた第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）、第２位置偏差（Ｘ２，Ｘ２）もあわせて図示した。なお、基板１４の基準位置が第２カメラ２８の撮像中心に一致していないときは、その不一致分だけ第１カメラ２６の基準位置をずらすことで同様な補正を行うことができる。
【００９７】
ボンディング処理部１２４は、ボンディングにおける位置ずれを補正する位置決めを行ったのち、チップ１０を基板１４にボンディングする機能を有する。具体的には、次のいくつかの機能を含む。位置決め・ボンディングポジション９２において位置決めが行われた後、上下カメラ制御部１１４に指令を与え、上下カメラ６０を退避ポジション９６に退避させる。次にボンディングツール制御部１１０に指令を与え、チップ１０を保持したボンディングツール１２を降下させ、基板１４にチップ１０の電極パッドを接触させ、超音波エネルギを与えてボンディングを行わせる。ボンディング処理が終了すれば、ボンディングツール１２の真空吸引を止めてボンディングツール１２を上昇させる。
【実施例２】
【００９８】
以上の図２の構成を有するボンディング装置に代わり、補正用カメラの機能を別の光学部品と第２カメラとの組み合わせに持たせるボンディング装置を構成することができる。図１４は、補正用カメラに代えて、ターゲット３２の像を第２カメラ２８に導く光学部品２０２を用いるボンディング装置２００の主な構成要素の平面配置を模式的に示す図であり、図１５は、これらの構成要素の側面配置を模式的に示す図である。図２と同等の要素については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ボンディング装置２００は、ターゲット３２、基板１４及びキャリア１６の下側に配置される光学部品２０２を備える。光学部品２０２は、ターゲット３２の下側に配置されるプリズム２０４と、退避ポジション９６における上下カメラ６０の下側に配置されるプリズム２０６と、プリズム２０４，２０６の間に設けられるレンズ２０８と、これらを固定するハウジング２１０とを含む。プリズム２０４，２０６とレンズ２０８とは、ターゲット３２の像を第２カメラ２８に導く機能を有するようにハウジング２１０内に配置される。
【００９９】
光学部品２０２を用いることで、補正用カメラを用いなくとも、ボンディングにおける位置ずれを補正する補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。図１６は、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）の算出に必要な第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）を求める様子を示す図である。第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）は、チップ１０を保持するボンディングツール１２を下降させ、チップ１０の基準位置とターゲット３２の位置基準とを撮像して求めるが、この実施の形態では、これらの像を光学部品２０２によって第２カメラ２８に導き、第２カメラ２８で撮像する。したがって、第２カメラ２８の撮像データは、図８に示すものと同じものとなり、第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）を求めることができる。第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）及び第３位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）は、図９−図１１と同様の手順で求められ、これらから、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【実施例３】
【０１００】
また、図２の構成のボンディング装置に代えて、ターゲットの位置基準の機能を補正用カメラの撮像基準位置に持たせるボンディング装置を構成することができる。図１７は、補正用カメラ３０の撮像基準位置を位置基準として用いるボンディング装置２２０の主な構成要素の平面配置を模式的に示す図であり、図１８は、これらの構成要素の側面配置を模式的に示す図である。図２と異なるのは、ターゲット３２が配置されていないことである。
【０１０１】
位置基準として補正用カメラ３０の撮像基準位置を用いることで、ターゲットを用いなくとも、ボンディングにおける位置ずれを補正する補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。図１９は、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）の算出に必要な第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）を求める様子を示す図である。第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）は、チップ１０を保持するボンディングツール１２を基板１４の高さ位置Ｚ１まで下降させ、その状態を補正用カメラ３０で撮像して求める。図２０は、補正用カメラ３０の撮像データ１７０で、視野の中央に補正用カメラ３０の撮像基準位置を表す十字パターン１７２の交点があり、右上のほうに高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置である基準パターン１５４ｄのエッジが現れている。ここで、第１位置偏差を、十字パターン１７２の交点を位置基準として、位置基準から、基板１４の高さ位置Ｚ１におけるチップ１０ｄの基準位置である基準パターン１５４ｄのエッジに向かうベクトル（Ｘ１，Ｙ１）’とすることができる。
【０１０２】
図２１は、第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）を求める様子を示す図である。第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）は、上下カメラ６０を補正ポジション９４まで移動させ、第２カメラ２８により補正用カメラ３０の撮像面を撮像して求める。図２２は、第２カメラ２８の撮像データ１７４で、視野の中央に第２カメラ２８の撮像基準位置を表す十字パターン１７６の交点があり、右上のほうに補正用カメラ３０の撮像中心を示す十字パターン１７２の交点が現れている。ここで、第２位置偏差を、第２カメラ２８の十字パターン１７６の交点から、補正用カメラ３０の位置基準である十字パターン１７２の交点に向かうベクトル（Ｘ２，Ｙ２）’とすることができる。
【０１０３】
このようにして求められる第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）’と第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）’は、補正用カメラ３０の撮像基準位置を介して関係付けられるので、そのベクトル和である（Ｘ１，Ｙ１）’＋（Ｘ２，Ｙ２）’は、第２カメラ２８の基準位置から高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置に向かうベクトルとなり、図２の構成における（Ｘ１，Ｙ１）＋（Ｘ２，Ｙ２）と同じものを得ることができる。第３位置偏差（Ｘ３，Ｙ３）は、図１１−１２と同様の手順で求められ、これらから、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【実施例４】
【０１０４】
図２に示す構成では、第１カメラと第２カメラが一体として移動し、基板とチップとを同時に観察できる上下カメラを用いたが、このような一体型上下カメラ以外のカメラ構成のボンディング装置にも本発明が適用できる。そのようなボンディング装置２３０につき、その構成要素の平面配置の模式図と側面配置の模式図を図２３と図２４に示す。このボンディング装置２３０は、基板１４の高さ位置Ｚ１に対し下方に上向きカメラ、すなわち第１カメラ２３２が設けられ、Ｚ１に対し上方に下向きカメラ、すなわち第２カメラ２３４が設けられる。ボンディングツール１２と第２カメラ２３４とは所定の距離間隔を置いて配置され、Ｘ方向の移動に関し、この所定の距離間隔を保持してともに移動する。
【０１０５】
この構造のボンディング装置２３０においては第１カメラ２３２と第２カメラ２３４が一体でないので、図２４に破線で示す位置決め・ボンディングポジションの配置状態における第１カメラ２３２の撮像中心と第２カメラ２３４の撮像中心との間の距離をオフセット量ａとして予め測定し記憶しておく。そして、第１カメラ２３２により測定されるチップ１０の基準位置と、第２カメラ２３４により測定される基板１４の基準位置と、オフセット量ａを用いて位置決めが行われる。
【０１０６】
この構造のボンディング装置２３０において、位置決め用２カメラ間の位置ずれ量Ｘｃは予め記憶されたオフセット量ａのずれ量として、図１で説明した考え方を適用できる。図２５は、ボンディング装置２３０における位置ずれ補正の原理説明図である。各位置偏差量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３及び高さＺ１，Ｚ２、ずれ量Ｘｎ，Ｘｃについては、図１と同じ記号を用いた。
【０１０７】
位置決めに対する補正量ΔＸを求めるには、次の手順でＸ１，Ｘ２，Ｘ３を測定して行う。まず、図２５において一点鎖線で示すように、ボンディングツール１２を下降させ、ボンディングツール１２ｄに保持されたチップ１０ｄの高さをターゲット３２の高さＺ１、すなわち基板１４の高さと同じ高さにする。その状態で、ボンディングツール１２ｄに保持されたチップ１０ｄとターゲット３２とを補正用カメラ３０で撮像し、ターゲット３２の中心位置からみた高さＺ１におけるチップ１０ｄの基準位置までの位置偏差量Ｘ１を測定する。
【０１０８】
次に、ボンディングツール１２を上方に引き上げ、ボンディングツール１２ｕに保持されたチップ１０ｕの高さを第１カメラ２３２の合焦位置の高さＺ２とする。このときボンディングツール１２のＺ軸方向の移動による位置ずれＸｎが生ずる。その位置から、図２５において破線で示すように、予め設定されているオフセット量ａだけＸ方向にボンディングツール１２と第２カメラ２３４とを移動する。しかし、実際のオフセット量は熱等により変化してしまい、ａ’となっており、設定されたオフセット量ａは実際のオフセット量ａ’にさらにずれ量Ｘｃが加わった量となる。その状態で、第２カメラ２３４でターゲット３２を撮像し、第２カメラ２３４の撮像中心からみたターゲット３２の中心位置までの位置偏差量Ｘ２を測定する。
【０１０９】
そして、図２５において実線で示すように、ボンディングツール１２と第１カメラ２３４を位置決め・ボンディングポジションに戻し、第１カメラ２３２でボンディングツール１２ｕに保持された高さＺ２におけるチップ１０ｕを撮像し、第１カメラ２３２の撮像中心からみた高さＺ２におけるチップ１０ｕの基準位置までの位置偏差量Ｘ３を測定する。
【０１１０】
このようにして測定された位置偏差量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３と、オフセット量ａ’、ずれ量Ｘｃ，Ｘｎとの関係は、図２５により次のようになる。
ａ’＋Ｘｃ＝Ｘ２＋Ｘ１＋Ｘｎ＋（ａ’−Ｘ３）
すなわち、Ｘｃ＝Ｘ２＋Ｘ１＋Ｘｎ−Ｘ３
となり、位置決めに対する補正量ΔＸは、図１で説明したと同じ式（２）となる。
−Ｘｃ＋Ｘｎ＝ΔＸ＝Ｘ３−（Ｘ２＋Ｘ１）    ・・・（２）
【０１１１】
このようにして、第１位置偏差量Ｘ１から第３位置偏差量Ｘ３を求め、これらに基づいて、式（２）により補正量ΔＸを算出し、ボンディングにおける位置ずれを補正することができる。
【実施例５】
【０１１２】
図２に説明したボンディング装置５０において、補正量Δ（Ｘ，Ｙ）を算出するにあたり、第１カメラ２６、第２カメラ２８及び補正用カメラ３０の倍率及び傾きを次のようにして求めることができる。
【０１１３】
第２カメラ２８の倍率と傾きは、補正ポジション９４近傍に第２カメラ２８を移動させ、その位置を基準として、ターゲット３２を観察しつつ第２カメラ２８を移動させることで求めることができる。補正ポジション９４における第２カメラ２８の視野の概略は、図１０のようである。これを基準状態として、第２カメラ２８を所定の距離、例えば＋Ｘ方向に＋ｄ２移動させる。そのとき、ターゲット３２のクロスヘアパターン１５２も視野の中で移動するが、撮像データ上でのその移動量を＋D２とすれば、第２カメラ２８の倍率は、（Ｄ２／ｄ２）で与えられる。また、ターゲット３２のクロスヘアパターン１５２の移動軌跡の方向と、第２カメラ２８の撮像基準位置を示す十字パターン１５８とがなす角度から、ターゲット３２の位置基準であるクロスヘアパターン１５２のＸ軸を基準として、第２カメラ２８の十字パターンのＸ軸がなす角度θ２を求めることができる。
【０１１４】
補正用カメラ３０の倍率は、チップ１０を保持したボンディングツール１２をターゲット３２の高さに下降させて補正ポジション９４近傍に移動させ、その位置を基準として、ターゲット３２とともにチップ１０ｄを観察しつつ、ボンディングツール１２ｄを移動させることで求めることができる。補正ポジション９４における補正用カメラ３０の視野の概略は、図８のようである。これを基準状態として、ボンディングツール１２ｄを所定の距離、例えば＋Ｘ方向に＋ｄ３移動させる。そのとき、撮像データ上で、ターゲット３２のクロスヘアパターン１５２に対してもチップ１０ｄの像が移動するが、撮像データ上でのその移動量を＋D３とすれば、補正用カメラ３０の倍率は、（Ｄ３／ｄ３）で与えられる。
【０１１５】
第１カメラ２６の倍率は、補正用カメラ３０の倍率（Ｄ３／ｄ３）を用いることで次のようにして求められる。チップ１０を保持したボンディングツール１２を補正ポジション９４近傍に移動させる。最初に、ボンディングツール１２を下降させて、補正用カメラ３０で高さＺ１におけるチップ１０ｄの形状を観察する。この状態における補正用カメラ３０の概略の視野は図８のようであるが、この撮像データのチップ上に基準の２点を定め、その撮像データ上でその２点間の距離Ｓ１を求める。ここでＳ１の実際の長さは、Ｓ１／（Ｄ３／ｄ３）で求められる。次に、ボンディングツール１２を上昇させて、第１カメラ２６で高さＺ２におけるチップ１０ｕの形状を観察する。この状態における第１カメラ２６の概略の視野は図１２のようであるが、この撮像データにおける先ほどのチップ上における基準の２点についてその間の距離Ｓ１を求める。ここで、第１カメラ２６の倍率は、（Ｄ３／ｄ３）×（ｓ１／Ｓ１）として求めることができる。
【０１１６】
第１カメラ２６の傾きは次の手順で求めることができる。チップ１０を保持したボンディングツール１２を補正ポジション９４近傍に移動させる。最初に、ボンディングツール１２を下降させて、補正用カメラ３０で高さＺ１におけるチップ１０ｄの形状とターゲット３２との関係を観察する。この状態における補正用カメラ３０の概略の視野は図８のようであるが、この撮像データのチップ上に基準の２点を定め、その撮像データ上でその２点を結ぶ線分の方向が、ターゲット３２のクロスヘアパターン１５２のＸ軸を基準としてなす角度α３を求める。次に、ボンディングツール１２を上昇させて、第１カメラ２６で高さＺ２におけるチップ１０ｕの形状を観察する。この状態における第１カメラ２６の概略の視野は図１２のようであるが、この撮像データにおける先ほどのチップ上における基準の２点を結ぶ線分の方向が、第１カメラ２６の撮像基準を示す十字パターン１６２のＸ軸を基準としてなす角度α１を求める。このとき、第１カメラ２６の十字パターン１６２のＸ軸がターゲット３２のクロスヘアパターン１５２のＸ軸を基準としてなす角度θ１は、（α３−α１）で与えられる。また、θ２とθ１とに基づいて、第１カメラ２６の撮像基準軸と第２カメラ２８の撮像基準軸のなす角度を求めることもできる。またこれに加えてボンディングツールの上下動の際に生ずるボンディングツールの回転も同時に補正される。
【０１１７】
上記において、ボンディングにおけるずれを補正するために必要な各位置偏差の測定、各カメラの倍率及び傾き角度の測定には、ボンディングツールに保持されたチップ上に基準位置等を設けるものとして説明した。チップの厚みが、高さの次元、例えば（Ｚ２−Ｚ１）の大きさに対し十分小さい等のときには、ボンディングツール上に基準位置等を設けるものとしてもよい。また、例えば十字線の描いてある測定用部材をボンディングツールで保持し、これを基準位置として用いてもよい。
【実施例６】
【０１１８】
ターゲットは、上下両側から観察可能とするものでなくてもよい。例えば、基準ピン等の基準部材を用い、これの基準位置を観察し、第１位置偏差や第２位置偏差を求めてもよい。図２９、図３０は、ターゲットとして、棒状の基準部材を用い、その側面からの観察と、上面からの観察により第１位置偏差と第２位置偏差を求める例を示す図である。ここでターゲットである基準部材の上面は、ボンディングにおける基板のボンディング高さと同じ高さＺ１に設定される。なお、第３偏差は、第１カメラとボンディングツール又はチップとの間の観察で行うことは、他の実施例と同様である。
【０１１９】
図２９は、基準部材３００を用い、第１位置偏差を求める様子を示す図である。基準部材３００は、好ましくは円筒形状あるいは頂部が切り取られた円錐形状あるいはそれらの組み合わせで、その長手軸が図２９に示すＺ軸方向と一致していることがよい。かかる基準部材３００は、例えば直径数ｍｍの円筒形で、さらにテーパにより先端を細くした形状を有し、適当な強度を備えた材料によって作られたもの等を用いることができる。温度等に対し形状が安定であれば、それ以外の形状、材質であってもよい。
【０１２０】
基準部材３００の側面側に、一対の補正用カメラ３０２，３０４が配置される。各補正用カメラ３０２，３０４の視野及び分解能は、基準部材３００の先端部にボンディングツール１２やチップ１０が近接したときに、これらが基準部材３００とともに必要な精度で観察できるものを用いる。また、補正用カメラ３０２の光軸と補正用カメラ３０４の光軸は、ともに図２９のＸＹ平面に平行で、同一面内で互いに直交する関係にあることが望ましい。もっとも、直交関係になくても、予め位置関係がわかっていればよい。図２９では、補正用カメラ３０２は、基準部材３００をＹ軸方向で観察し、ＸＺ面内での基準部材３００の像であるＸＺ面像を捉えるように配置される。同様に、補正用カメラ３０２は、基準部材３００をＸ軸方向で観察し、ＹＺ面内での基準部材３００の像であるＹＺ面像を捉えるように配置される。
【０１２１】
第１位置偏差を求めるには図２９に示すように、上下カメラ６０を退避させ、基準部材３００の先端部にボンディングツール１２やチップ１０を降下させて近接させる。すなわち、チップ１０を高さＺ１にもってくる。そして、補正用カメラ３０２により基準部材３００とチップ１０のＸＺ面像を撮像し、補正用カメラ３０４により基準部材３００とチップ１０のＹＺ面像を撮像する。第２位置偏差を求めるには図３０に示すように、ボンディングツール１２を上昇により退避させ、上下カメラ６０を基準部材３００の上方に移動させ、上下カメラ６０の第２カメラにより基準部材３００の上面を撮像する。
【０１２２】
図３１は、第１位置偏差を求めるときの、一対の補正用カメラ３０２，３０４により観察される像の様子を示す図で、左側の図が補正用カメラ３０２によるＸＺ面像の撮像データ３０６、右側の図が補正用カメラ３０４によるＹＺ面像の撮像データ３０８である。すなわち、各補正用カメラ３０２，３０４のそれぞれの視野には、基準部材の先端部の像（３００）と、ボンディングツールの先端部の像（１２）、チップの像（１０）が観察される。したがって、補正用カメラ３０２の撮像データ３０６からは、基準部材の基準位置と、チップの基準位置との間のＸＺ面内におけるＸ方向の偏差、すなわちＸ１を求めることができ、補正用カメラ３０４の撮像データ３０８からは、基準部材の基準位置と、チップの基準位置との間のＹＺ面内におけるＹ方向の偏差、すなわちＹ１を求めることができる。こうして第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）を求めることができる。
【０１２３】
図３２は、第２位置偏差を求めるときの、第２カメラにより観察される様子を示す図で、第２カメラの撮像データ３１０には、基準部材の上面の像（３００）が観察される。したがって、この撮像データ３１０から、基準部材の基準位置と第２カメラの基準位置との間の偏差、すなわち第２位置偏差（Ｘ２，Ｙ２）を求めることができる。
【実施例７】
【０１２４】
ターゲット等を側面の２方向から観察して第１位置偏差を求める場合に、適当な光学部品を用いることで、補正用カメラを２つ用いなくてもすむ。例えば、反射鏡を１つまたは２つ用いてターゲット等の側面の像を反射させて光路の方向を変更し、１つの測定装置に導くことができる。図３３、図３４は、反射鏡を２つ、ハーフミラーを１つ用い、ターゲット等の像を上下カメラの第２カメラ２８に導き、補正用カメラを不要とする例を示し、図３５は、補正用カメラを１台で構成する例を示す。
【０１２５】
図３３は、基準部材３００等の像を第２カメラ２８に導く光学部品３２０を用いる場合において、第１偏差を求めるために図示されていない上下カメラを退避させ、基準部材３００の先端部にボンディングツール１２やチップ１０を降下させて近接させた状態を示す図である。すなわち、この場合チップ１０は高さＺ１にもってこられる。そして、基準部材３００と上下カメラの第２カメラ２８との間には、基準部材３００とボンディングツール１２、チップ１０の側面の２方向から見た像を第２カメラ２８に導くための光学部品３２０が配置される。
【０１２６】
光学部品３２０は、基準部材３００のＸＺ面に垂直な方向（Ｙ軸方向）から見たＸＺ面像を反射する第１プリズム３２２と、基準部材３００のＹＺ面に垂直な方向（Ｘ軸方向）から見たＹＺ像を反射する第２プリズム３２４と、第１プリズム３２２で反射された光を透過し、第２プリズム３２４で反射された光を反射し、レンズ３２８に導くハーフミラー３２６を備える。第１プリズム３２２、第２プリズム３２４は反射鏡であってもよい。
【０１２７】
第１プリズム３２２、第２プリズム３２４、ハーフミラー３２６の配置は、ＸＺ面像に関する光軸と、ＹＺ面像に関する光軸とが同軸でレンズ３２８に集められるように設定される。また、ＸＺ面像とＹＺ面像についての光路長は略同じであるように設定される。すなわち（基準部材３００−第１プリズム３２２−ハーフミラー３２６の半透過面）までの光路長と、（基準部材３００−第２プリズム３２４−ハーフミラー３２６の半透過面）までの光路長とが略同じとなるように各要素の配置が行われる。例えば図３３に示すように、第１プリズム３２２の反射面、第２プリズム３２４の反射面、ハーフミラー３２６の反射面に対する入射角及び反射角を４５度とし、基準部材３００の側面位置、第１プリズム３２２の反射位置、第２プリズム３２４の反射位置、ハーフミラー３２６の半透過面の反射・透過位置とを正方形の関係に配置することがよい。
【０１２８】
レンズ３２８は、入射された光を第２カメラ２８の合焦位置に像を結ぶようにする機能を有する光学素子である。第２カメラ２８の合焦位置は通常、ボンディング作業面の高さに設定され、図３３の例でいえば、ほぼ基準部材３００の先端の高さ位置にある。したがって、そのままでは、光学部品３２０を介したＸＺ面像及びＹＺ面像を合焦位置で観察することができないので、レンズ３２８によりその調整が行われる。
【０１２９】
レンズ３２８を通った光は、適当なプリズム３３０，３３２を用いて光路が変更され、第２カメラ２８に導かれる。このようにして、レンズ３２８に集められたＸＺ面像に関する光とＹＺ面像に関する光は、第２カメラ２８において焦点が合った状態で観察され撮像される。
【０１３０】
第２カメラ２８において、同時にＸＺ面像およびＹＺ面像を観察し撮像してもよいが、ＸＺ面像とＹＺ面像とを分離して観察、撮像するほうが好ましい。そのために、ＸＺ面像およびＹＺ面像の選択手段を設けることができる。例えば、ＸＺ面像に関する光路とＸＺ面像に関する光路にそれぞれシャッタを設け、選択的にいずれかのみを第２カメラ２８に導くようにできる。また、基準部材３００に対する照明を２方向から独立に制御できるものとし、Ｙ軸方向からの照明を点灯させるときはＸ軸方向からの照明を消灯してＸＺ面像に関する光のみを第２カメラ２８に導き、逆にＹ軸方向からの照明を消灯しＸ軸方向からの照明を点灯してＹＺ面像に関する光のみを第２カメラ２８に導くことにしてもよい。各照明の照度に差を設けることでもよい。照明には発光ダイオード等を用いることができる。また、各照明の波長を異なるものとし、同時に２方向から照明しても、波長に応じてＸＺ面像とＹＺ面像とを分離するものとしてもよい。
【０１３１】
図３４は、第２カメラ２８の撮像データ３３４の例である。この例では、ＸＺ面像が選択され実線で示され、選択されていないＹＺ面像が破線で示される。このようにして、図３１で説明したと同様な方法で、ＸＺ面像についての撮像データから基準部材の基準位置とチップの基準位置との間の偏差Ｘ１を求めることができ、ＹＺ面像についての撮像データから基準部材の基準位置とチップの基準位置との間の偏差Ｙ１を求めることができる。
【０１３２】
図３５は、ターゲット等の像を１台の補正用カメラ３４０に導く光学部品等の構成を示す平面配置図である。図３３と同様の要素については同一の符号を付してある。この場合の光学部品は、図３３における第１プリズム３２２、第２プリズム３２４、ハーフミラー３２６、レンズ３２８と同様な配置のものを用い、これらに撮像素子３４２を加え、全体を１つの補正用カメラ３４０としたものである。レンズ３２８は、入射された光が撮像素子３４２の合焦位置に像を結ぶように配置される。また、照明用のＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）３４４，３４６が基準部材３００の側面側に配置される様子を示してある。このような構成により、ターゲット等の２方向の像を１台の補正用カメラ３４０に導き、図３４で説明したと同様な撮像データを得ることができ、これらから第１位置偏差（Ｘ１，Ｙ１）を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるボンディング装置の構成図である。
【図３】上下カメラの内部構成を示す図である。
【図４】ターゲットの平面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態におけるボンディング装置の平面配置を模式的に示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態におけるボンディング装置の側面配置を模式的に示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において第１位置偏差を求めるときの側面配置図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において第１位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において第２位置偏差を求めるときの側面配置図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において第２位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において第３位置偏差を求めるときの側面配置図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態において第３位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において補正量Δ（Ｘ，Ｙ）の処理を行って位置決めするときの撮像データの様子を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態におけるボンディング装置の平面配置を模式的に示す図である。
【図１５】第２の実施の形態におけるボンディング装置の側面配置を模式的に示す図である。
【図１６】第２の実施の形態において第１位置偏差を求めるときの側面配置図である。
【図１７】第３の実施の形態におけるボンディング装置の平面配置を模式的に示す図である。
【図１８】第３の実施の形態におけるボンディング装置の側面配置を模式的に示す図である。
【図１９】第３の実施の形態において第１位置偏差を求めるときの側面配置図である。
【図２０】第３の実施の形態において第１位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図２１】第３の実施の形態において第２位置偏差を求めるときの側面配置図である。
【図２２】第３の実施の形態において第２位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図２３】第４の実施の形態におけるボンディング装置の平面配置を模式的に示す図である。
【図２４】第４の実施の形態におけるボンディング装置の側面配置を模式的に示す図である。
【図２５】第４の実施の形態における位置ずれ補正の原理を説明する図である。
【図２６】２つのカメラの光軸がずれていないときのチップと基板との位置決めの仕方を示す図である。
【図２７】２つのカメラの光軸がずれたときのチップと基板との位置決めの仕方を示す図である。
【図２８】２つのカメラの光軸がずれていないが、ボンディングツールの移動によるずれが起こるときのチップと基板との位置決めの仕方を示す図である。
【図２９】第６の実施の形態における第１位置偏差を求めるときの様子を示す図である。
【図３０】第６の実施の形態における第２位置偏差を求めるときの様子を示す図である。
【図３１】第６の実施の形態における第１位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図３２】第６の実施の形態における第２位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図３３】第７の実施の形態において、第２カメラにより第１位置偏差を求めるときの様子を示す図である。
【図３４】第７の実施の形態における第１位置偏差を求めるときの撮像データの様子を示す図である。
【図３５】第７の実施の形態において、１台の補正用カメラにより第１位置偏差を求めるときの様子を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０，１０ｄ，１０ｕ  チップ、１２，１２ｄ，１２ｕ  ボンディングツール、１４  基板、１６  キャリア、２０，６０  上下カメラ、２２，２４  光軸、２６，２３２  第１カメラ、２８，２３４  第２カメラ、３０，３０２，３０４，３４０  補正用カメラ、３２  ターゲット、５０，２００，２２０，２３０  ボンディング装置、５２  供給ステーション、５４  ターゲットホルダ、６２，６４  反射鏡、６６  両面反射鏡、９０  ピックアップポジション、９２  位置決め・ボンディングポジション、９４  補正ポジション、９６  退避ポジション、１００  制御装置部、１０２  ＣＰＵ、１０４  入力部、１０６  出力部、１０８  外部記憶装置、１１０  ボンディングツール制御部、１１２  補正用カメラ制御部、１１４  上下カメラ制御部、１２０  位置ずれ補正部、１２２  位置決め部、１２４  ボンディング処理部、１３０  第１位置偏差測定モジュール、１３２  第２位置偏差測定モジュール、１３４  第３位置偏差測定モジュール、１３６  位置ずれ算出モジュール、１５０，１５６，１６０，１７０，１７４，３０６，３０８，３１０，３３４  撮像データ、１５２  クロスヘアパターン、１５４ｄ，１５４ｕ  基準パターン、１５８，１６２，１７２，１７６  十字パターン、２０２，３２０  光学部品、２０４，２０６，３２２，３２４，３３０，３３２  プリズム、２０８，３２８  レンズ、２１０  ハウジング、３００  基準部材、３２６  ハーフミラー、３４２  撮像素子、３４４，３４６  ＬＥＤ。
【図１】
2005019950.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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